atlas do potencial eolico brasileiro

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ODILON A. CAMARGO DO AMARANTECamargo Schubert Engenharia Elica

MICHAEL BROWER E JOHN ZACKTrueWind Solutions

ANTONIO LEITE DE SCentro de Pesquisas de Energia Eltrica/CEPEL

BRASLIA, 2001

MENSAGEMO aproveitamento de energia elica no mundo cada vez mais consolida-se como uma alternativa vivel e limpa. Esse tipo de energia compe complementarmente matrizes energticas de muitos pases e, uma vez que os ventos oferecem uma opo de suprimento no sculo XXI, em conjunto com outras fontes renovveis, poder conciliar as necessidades de uma sociedade industrial moderna com os requisitos de preservao ambiental.

Os nmeros que indicam a crescente utilizao de energia elica, em vrias partes do mundo, comprovam a maturidade da tecnologia que envolve e dos aspectos scioeconmicos que lhes so pertinentes. Consideradas a sua configurao geogrfica, as suas condies climticas e a necessidade e oportunidade de ampliar e revigorar a nossa matriz energtica, para o Brasil mostra-se absolutamente adequado e estratgico conduzir esforos para acompanhar essa tendncia e implementar efetivamente a tecnologia da gerao de energia elica.

Para esse fim, no entanto, torna-se indispensvel o levantamento de seu potencial elico com a mais moderna tecnologia de aquisio e tratamento de dados, condio essencial para que projetos de fazendas elicas se multipliquem, o que possibilitar a transformao dos bons ventos brasileiros em eletricidade para o nosso desenvolvimento.

O ATLAS DO POTENCIAL ELICO BRASILEIRO, que ora lanamos, traduz o propsito de oferecer todos os dados relativos ao levantamento do potencial elico, no Brasil, com informaes sobre vento de qualidade para uso em projetos de gerao elica em maior nmero e com maior confiabilidade.

O Ministrio de Minas e Energia parabeniza as instituies e pessoas envolvidas na elaborao desse marco para o desenvolvimento da energia elica no Brasil, bem como se orgulha de entregar, aos pioneiros da energia elica brasileira e aos novos atores que surgiro nessa rea, este importante instrumento de trabalho.

JOS JORGE DE VASCONCELOS LIMAMINISTRO DE ESTADO DE MINAS E ENERGIA

APRESENTAOO ATLAS DO POTENCIAL ELICO BRASILEIRO cobre todo o territrio nacional. O seu objetivo fornecer informaes para capacitar tomadores de deciso na identificao de reas adequadas para aproveitamentos elio-eltricos. Este atlas destina-se a autoridades governamentais, planejadores do setor eltrico, agncias nacionais e internacionais de financiamento, instituies de fomento e investidores.

Um dos fatores que limitam investimentos em empreendimentos elicos a falta de dados adequados e confiveis. Este atlas vem preencher parte dessa lacuna, apresentando informaes de qualidade sobre as reas com bom potencial elico no territrio nacional e suas principais caractersticas, tais como: velocidade mdia, direo, regime e sazonalidade do vento.

Na elaborao deste atlas foram empregadas ferramentas computacionais de ltima gerao para processamento dos dados utilizados na obteno das informaes de interesse. Tais informaes so apresentadas em forma de diversos mapas, abrangendo cada uma das regies brasileiras, Norte, Sul, Nordeste, Sudeste e Centro-Oeste bem como a representao da superfcie total do pas.

O ATLAS DO POTENCIAL ELICO BRASILEIRO constitui-se, assim, em um instrumento indicativo fundamental para que se possa pr-avaliar os recursos elicos para gerao de energia eltrica, sua principal finalidade, podendo tambm ser fonte de consulta para pesquisas acadmicas e cientficas, alm de outras possveis aplicaes que utilizem dados dos ventos.

AFONSO HENRIQUES MOREIRA SANTOSSECRETRIO DE ENERGIA

SUMRIOMENSAGEM APRESENTAO SUMRIO EXECUTIVO 1. INTRODUO1.1 ESTUDOS DO POTENCIAL ELICO BRASILEIRO . . . . 9 1.2 O BRASIL: GEOGRAFIA . . . . 9 1.3 SISTEMA ELTRICO BRASILEIRO . . . . 10 1.4 CLIMA E SAZONALIDADE . . . . 12

RELAO1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 4.1 4.2 5.1

DE

FIGURAS

RELAO

DE

MAPAS

POSIO GEOGRFICA DO BRASIL . . . . 10 RELEVO E PRINCIPAISBACIAS HIDROGRFICAS . . . . 10

POTENCIAL ELICO BRASILEIRO ANUALVELOCIDADES MDIAS ANUAIS E FLUXOS DE POTNCIA ELICA . . . . 26 DIREES PREDOMINANTES ANUAIS. . . . 27 REGIMES DIURNOS MDIA ANUAL . . . . 28 FATOR DE FORMA DE WEIBULL MDIA ANUAL . . . . 29K

MOSAICO DE IMAGENS DE SATLITE . . . . 10 SNTESE DO SISTEMAELTRICO BRASILEIRO . . . . 11

MDIAS CLIMATOLGICAS SAZONAIS . . . . 12 EVOLUO MUNDIAL DA CAPACIDADE ELIO-ELTRICA . . . . 13 ESTEIRA AERODINMICA E AFASTAMENTO ENTRE TURBINAS ELICAS . . . . 14 USINA ELIO-ELTRICA DE PRAINHA, CEAR . . . . 14 CURVA TPICA DE POTNCIA DE TURBINAS ELICAS . . . . 14 VISTA GERAL DA FABRICAO DAS PS E MONTAGEM DA NACELE . . . . 14 REGIES UTILIZADAS NO CLCULO DA MESOESCALA . . . . 16 MODELO DE RELEVO . . . . 17 MOSAICO DE IMAGENS DE SATLITE (SPOT) . . . . 18 MODELO DE RUGOSIDADE . . . . 19 FREQNCIA DE OCORRNCIA DE VENTO BASEADO NA CURVA DE WEIBULL . . . . 20 EXEMPLO DE DETALHES NA SUBESCALA: RIO DE CONTAS, BAHIA . . . . 21 REGRESSO LINEAR PARAAJUSTE DE VELOCIDADE . . . . 22

POTENCIAL ELICO BRASILEIRO SAZONALVELOCIDADES MDIAS TRIMESTRAIS . . . . 32 RAZO ENTRE A VELOCIDADE MDIA TRIMESTRAL E A ANUAL . . . . 33 DIREES PREDOMINANTES . . . . 34 FATOR DE FORMA DE WEIBULL MDIAS SAZONAIS . . . . 35K

2.

FUNDAMENTOS DA ENERGIA ELICA2.1 ORIGEM . . . . 13 2.2 HISTRICO . . . . 13 2.3 PRINCPIOS E TECNOLOGIA . . . . 14

3.

METODOLOGIA3.1 O SISTEMA MESOMAP . . . . 15 3.2 RESULTADOS DO MESOMAP . . . . 20 3.3 LIMITAES DO MTODO . . . . 20 3.4 VALIDAO DO MESOMAP . . . . 21

POTENCIAL ELICO REGIONALNORTE . . . . 38 NORDESTE . . . . 39 CENTRO-OESTE . . . . 40 SUDESTE . . . . 41 SUL . . . . 42

4.

POTENCIAL ELICO BRASILEIRO4.1 REGIMES DE VENTO SOBRE O BRASIL . . . . 23 4.2 MAPAS DO POTENCIAL ELICO ANUAL . . . 25 4.3 MAPAS DO POTENCIAL ELICO SAZONAL . . . . 31 4.4 MAPAS DOS POTENCIAIS ELICOS REGIONAIS . . . . 37

DISTRIBUIO GERAL DOS VENTOS . . . . 23 MOSAICO SPOT SOBRE RELEVO 3D . . . . 24 POTENCIAL ELICO ESTIMADO . . . . 44

5.

ANLISE5.1 POTENCIAL ELIO-ELTRICO ESTIMADO . . . . 43

REFNCIAS BIBLIOGRFICAS . . . . 45

SUMRIO EXECUTIVOESCOPO: O presente ATLAS elico abrange todo o territrio brasileiro. Seu objetivo fornecer informaes relativas aos ventos, na resoluo adequada, para capacitar tomadores de deciso na identificao de reas para aproveitamentos elio-eltricos.

CONTEXTO: A gerao elio-eltrica expandiu-se no mundo de forma acelerada ao longo da ltima dcada, atingindo a escala de gigawatts. Um dos fatores que limitam investimentos em empreendimentos elicos tem sido a falta de dados consistentes e confiveis. A maioria dos registros anemomtricos disponveis mascarada por influncias aerodinmicas de obstculos, rugosidade e relevo. A disponibilidade de dados representativos importante no caso brasileiro, que ainda no explorou esse recurso abundante e renovvel de forma expressiva.

ESTE ATLAS DO POTENCIAL ELICO BRASILEIRO tornouse possvel mediante o desenvolvimento, nos ltimos trs anos, de um abrangente sistema de software de modelamento numrico dos ventos de superfcie chamado MesoMap. Esse sistema simula a dinmica atmosfrica dos regimes de vento e variveis meteorolgicas correlatas a partir de amostragens representativas de um banco de dados validado. O sistema inclui condicionantes geogrficas como relevo, rugosidade induzida por classes de vegetao e uso do solo, interaes trmicas entre a superfcie terrestre e a atmosfera, includos os efeitos de vapor d'gua. No caso presente, as simulaes empregaram uma base de dados do perodo compreendido entre 1983 e 1999. Essas simulaes foram balizadas por referncias existentes, tais como grades de dados meteorolgicos resultantes de reanlises, rdiossondagens, vento e temperatura medidos sobre o oceano e medies de vento de superfcie j realizadas regionalmente no Brasil. Entre essas ltimas, foram selecionadas apenas as medies com qualidade necessria para referenciar o modelo ou, na falta destas, foram utilizadas referncias pr-existentes representativas de grandes reas, conforme se indica no quadro a seguir.

OS RESULTADOS dessas simulaes so apresentados em mapas temticos por escalas de cores, representando os regimes de vento e fluxos de potncia elica na altura de 50 metros, na resoluo horizontal de 1km x 1km, para todo o pas. Os mapas revelam que existem extensas reas com potencial promissor para o aproveitamento elio-eltrico em todas as regies do Brasil. Sugere-se a consulta direta aos mapas dos potenciais elicos deste ATLAS, para uma sntese e identificao detalhada das melhores reas. OS MAPAS DO POTENCIAL ELICO ANUAL revela uma importante complementaridade geogrfica entre os potenciais elico e hidrulico no Brasil: de modo geral, as melhores reas para aproveitamento elico situam-se nas extremidades do sistema eltrico, distantes da gerao hidreltrica. Nessa situao, a insero de energia elica no sistema eltrico melhora seu desempenho. OS MAPAS DO POTENCIAL ELICO SAZONAL tambm confirmam a existncia de complementaridade sazonal entre os regimes naturais de vento e as vazes naturais hdricas na parcela hidreltrica predominante do sistema eltrico brasileiro atual. Nesse sistema, a insero de energia elica potencializa uma maior estabilidade sazonal na oferta de energia. As oportunidades para o uso de gerao elica isolada so geograficamente mais abrangentes, pois turbinas elicas pequenas so muitas vezes capazes de atender s demandas isoladas com velocidades menores de vento. Para esse tipo de aproveitamento existem amplas reas em todo o Brasil, com exceo da Floresta Amaznica. Este ATLAS tambm deve constituir ferramenta til para a avaliao das reas vantajosas para a utilizao de sistemas elicos isolados, considerando-se as alternativas existentes. COMPLEMENTO: o presente ATLAS